[發(fā)明專利]多柵極場效應(yīng)晶體管的制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110458039.4
• 申請日: 2011-12-31
• 公開（公告）號: CN103187289A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王新鵬;張海洋
• 申請（專利權(quán)）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L21/28
• 代理公司: 上海思微知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31237
• 代理人: 屈蘅;李時云

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件的制造方法，尤其涉及一種多柵極場效應(yīng)晶體管的制造方法。

背景技術(shù)

近年來金屬-氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)不斷向縮小尺寸的趨勢發(fā)展，是為了增加速度、提高組件集成度與降低集成電路的成本，隨著晶體管的尺寸持續(xù)地減小，晶體管的縮小已經(jīng)達到了器件各種性能的極限，其中，柵極氧化物的厚度和源極/漏極結(jié)深度都達到了極限。

因此，業(yè)界開發(fā)出了多個柵極或多柵場效應(yīng)晶體管(Multi-Gate?Transistors)。其中，多柵極場效應(yīng)晶體管技術(shù)是一種新型電路結(jié)構(gòu)技術(shù)，多柵極場效應(yīng)晶體管是一種將一個以上柵極并入到單個器件的MOSFET中的器件結(jié)構(gòu)，這意味著，溝道在多個表面上被幾個柵極包圍，從而能夠更多地抑制“截止”狀態(tài)時的漏電流，并能夠增強“導(dǎo)通”狀態(tài)下的驅(qū)動電流，這樣就獲得了較低功耗和性能增強的器件結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)晶體管是每個晶體管只有一個柵用來控制電流在兩個結(jié)構(gòu)單元之間通過或中斷，進而形成計算中所需的“0”與“1”。而多柵晶體管技術(shù)是每個晶體管有兩個或三個柵，從而提高了晶體管控制電流的能力，即計算能力，并且大幅降低了功耗，減少了電流間的相互干擾。

J.P.?Colinge在一篇名稱為“FinFETs?and?other?Multi-Gate?Transistors”的美國文獻中介紹了多種類型的多柵極場效應(yīng)晶體管，包括雙柵晶體管(Double-Gate，F(xiàn)inFET)，三柵晶體管(Tri-Gate)，歐姆形柵晶體管(Ω-Gate)以及四邊形柵晶體管(Quad-Gate)等。其中，以雙柵晶體管為例，雙柵晶體管使用了兩個柵極以控制溝道，極大地抑制了短溝道效應(yīng)。雙柵晶體管的一個具體變形就是鰭型晶體管(FinFET)，F(xiàn)inFET包括垂直的鰭狀結(jié)構(gòu)和橫跨在所述鰭狀結(jié)構(gòu)側(cè)面的柵極，在柵極兩側(cè)的鰭狀結(jié)構(gòu)的兩端部分別為源極和漏極，柵極下的鰭狀結(jié)構(gòu)中形成溝道。作為非平面器件，F(xiàn)inFET的鰭狀結(jié)構(gòu)的尺寸決定了晶體管器件的有效溝道長度。FinFET與常規(guī)平面的MOS晶體管相比更加緊湊，能夠?qū)崿F(xiàn)更高的晶體管密度和更小的整體微電子技術(shù)。此外，三柵晶體管是多柵晶體管的另一常見形狀，其中所述柵極橫跨在所述鰭狀結(jié)構(gòu)的側(cè)面和頂部表面，以形成三面控制溝道，進一步提高器件的整體性能。

鰭狀結(jié)構(gòu)、柵極的界面輪廓(Profile)對多柵極場效應(yīng)晶體管的器件性能具有很大的影響，在形成多柵極場效應(yīng)晶體管的制造過程中，由于形成鰭狀結(jié)構(gòu)及柵極需要進行多次的刻蝕工藝，其中尤其干法刻蝕對鰭狀結(jié)構(gòu)和柵極的界面輪廓影響極大，界面輪廓較差的柵極會影響柵極的開啟電壓，鰭狀結(jié)構(gòu)的界面輪廓會影響其中間區(qū)域溝道的尺寸，鰭狀結(jié)構(gòu)的垂向界面輪廓較差甚至?xí)?dǎo)致其兩端的源極區(qū)和漏極區(qū)形成穿通效應(yīng)(Punch?Trough)，并且，在進行柵極蝕刻的過程中會對鰭狀結(jié)構(gòu)有一定的刻蝕損傷，使鰭狀結(jié)構(gòu)的上角形成一定圓弧度的頂角，使得鰭狀結(jié)構(gòu)的界面表面不平整，從而形成尖角區(qū)域(Top?Corner?Area)，后續(xù)工藝中，在其上形成的金屬引出連線與鰭狀結(jié)構(gòu)之間產(chǎn)生空洞，導(dǎo)致金屬引出連線電性接觸不良，影響多柵極場效應(yīng)晶體管的性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種減小對鰭狀結(jié)構(gòu)和柵極刻蝕損傷的多柵極場效應(yīng)晶體管的制造方法。

為解決上述問題，本發(fā)明一種多柵極場效應(yīng)晶體管的制造方法，包括以下步驟：

提供基底，在所述基底上形成鰭狀結(jié)構(gòu)；

在所述鰭狀結(jié)構(gòu)和所述基底上形成第一犧牲層；

在所述鰭狀結(jié)構(gòu)旁的第一犧牲層中形成焊墊結(jié)構(gòu)；

去除第一犧牲層，并在所述鰭狀結(jié)構(gòu)、焊墊結(jié)構(gòu)及基底上覆蓋第二犧牲層；

在所述第二犧牲層中形成跨設(shè)于鰭狀結(jié)構(gòu)頂面和側(cè)壁上的、且與所述焊墊結(jié)構(gòu)相連的柵極；

去除第二犧牲層。

進一步的，在所述鰭狀結(jié)構(gòu)旁的第一犧牲層中形成焊墊結(jié)構(gòu)的步驟中，包括以下步驟：利用光刻和刻蝕工藝，在所述第一犧牲層中形成第一溝槽；沉積焊墊材料，填充所述第一溝槽；進行化學(xué)機械研磨，直至暴露所述鰭狀結(jié)構(gòu)，以在第一溝槽中形成焊墊結(jié)構(gòu)。

進一步的，在所述第二犧牲層中形成跨設(shè)于鰭狀結(jié)構(gòu)頂面和側(cè)壁上的、且與所述焊墊結(jié)構(gòu)相連的柵極的步驟中，包括：利用光刻和刻蝕工藝，在所述第二犧牲層中形成第二溝槽，所述第二溝槽暴露所述鰭狀結(jié)構(gòu)的中間區(qū)域，并暴露部分所述焊墊結(jié)構(gòu)；沉積柵極材料，填充所述第二溝槽；進行化學(xué)機械研磨，直至暴露所述第二犧牲層，以形成跨設(shè)于鰭狀結(jié)構(gòu)頂面和側(cè)壁上的、且與所述焊墊結(jié)構(gòu)相連的柵極。